Heliofísica

La heliofísica (del prefijo " helio ", del griego ático hḗlios , que significa Sol, y del sustantivo " física ": la ciencia de la materia y la energía y sus interacciones) es la física del Sol y su conexión con el Sistema Solar . ^{[ 1 ]} La NASA define ^{[ 2 ]} la heliofísica como "(1) el nuevo término integral para la ciencia de la conexión Sol-Sistema Solar, (2) la exploración, el descubrimiento y la comprensión del entorno espacial de la Tierra, y (3) la ciencia del sistema que unifica todos los fenómenos vinculados en la región del cosmos influenciada por una estrella como nuestro Sol ".

La heliofísica es más amplia que la física solar , que estudia el Sol en sí, incluyendo su interior, atmósfera y campos magnéticos. Se concentra en los efectos del Sol sobre la Tierra y otros cuerpos dentro del Sistema Solar, así como en las condiciones cambiantes en el espacio. Se ocupa principalmente de la magnetosfera , la ionosfera , la termosfera , la mesosfera y la atmósfera superior de la Tierra y otros planetas . La heliofísica combina la ciencia del Sol, la corona , la heliosfera y el geoespacio , y abarca una amplia variedad de fenómenos astronómicos, incluyendo " rayos cósmicos y aceleración de partículas , clima espacial y radiación , polvo y reconexión magnética , generación de energía nuclear y dinámica solar interna, actividad solar y campos magnéticos estelares , aeronomía y plasmas espaciales , campos magnéticos y cambio global ", y las interacciones del Sistema Solar con la Vía Láctea .

El término «heliofísica» ( en ruso : гелиофизика ) se utilizaba ampliamente en la literatura científica en ruso . La tercera edición de la Gran Enciclopedia Soviética (1969-1978) define «heliofísica» como «[...] una rama de la astrofísica   que estudia la física del Sol ». ^{[ 3 ]} En 1990, la Comisión Superior de Acreditación , responsable de los títulos académicos avanzados en la Unión Soviética y posteriormente en Rusia y la antigua Unión Soviética , estableció una nueva especialidad: «Heliofísica y física del sistema solar». En la literatura científica en inglés anterior a 2001, el término heliofísica se utilizaba esporádicamente para describir el estudio de la «física del Sol». ^{[ 4 ]} Como tal, fue una traducción directa del francés "héliophysique" y del ruso "гелиофизика". En 2001, Joseph M. Davila, Nat Gopalswamy y Barbara J. Thompson, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, adoptaron el término en sus preparativos para lo que se conoció como el Año Heliofísico Internacional (2007-2008), 50 años después del Año Geofísico Internacional ; al adoptar el término para este propósito, ampliaron su significado para abarcar todo el dominio de influencia del Sol (la heliosfera ). Como uno de los primeros defensores del nuevo significado ampliado, George Siscoe ofreció la siguiente caracterización:

"La heliofísica [abarca] la ciencia ambiental, un híbrido único entre la meteorología y la astrofísica , que comprende un conjunto de datos y un conjunto de paradigmas (leyes generales, quizás en su mayoría aún por descubrir) específicos de los plasmas magnetizados y los neutros en la heliosfera que interactúan entre sí y con los cuerpos gravitatorios y sus atmósferas."

A mediados de 2006, Richard R. Fisher , entonces director de la División de Conexiones Sol-Tierra de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , fue desafiado por el administrador de la NASA a idear un nuevo nombre conciso para su división que "debería terminar en 'física'". ^{[ 5 ]} Propuso " División de Ciencias de la Heliofísica ", que se ha utilizado desde entonces. La División de Ciencias de la Heliofísica utiliza el término "heliofísica" para denotar el estudio de la heliosfera y los objetos que interactúan con ella, principalmente las atmósferas y magnetosferas planetarias, la corona solar y el medio interestelar .

La investigación heliofísica se conecta directamente con una red más amplia de procesos físicos que, naturalmente, extienden su alcance más allá de la visión más limitada de la NASA, que la restringe al Sistema Solar: la heliofísica abarca desde la física solar hasta la física estelar en general, e involucra diversas ramas de la física nuclear , la física de plasmas , la física espacial y la física magnetosférica . La ciencia de la heliofísica constituye la base del estudio del clima espacial y también está directamente relacionada con la comprensión de la habitabilidad planetaria .

El Sol es una estrella activa y la Tierra se encuentra dentro de su atmósfera , por lo que existe una interacción dinámica. La luz del Sol influye en toda la vida y los procesos en la Tierra; es una fuente de energía que permite y sustenta la vida en nuestro planeta. Sin embargo, el Sol también produce corrientes de partículas de alta energía conocidas como viento solar y radiación que puede dañar la vida o alterar su evolución. Bajo el escudo protector del campo magnético terrestre y su atmósfera, la Tierra puede considerarse una isla en el universo donde la vida se ha desarrollado y florecido. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Se estudia la respuesta interconectada de la Tierra y la heliosfera debido a que el planeta está inmerso en este entorno invisible. Por encima del manto protector de la atmósfera inferior terrestre se encuentra una sopa de plasma compuesta de materia electrificada y magnetizada, entrelazada con radiación penetrante y partículas energéticas. Las tecnologías modernas son susceptibles a los extremos del clima espacial : perturbaciones severas de la atmósfera superior y del entorno espacial cercano a la Tierra, impulsadas por la actividad magnética del Sol. Las fuertes corrientes eléctricas que se generan en la superficie terrestre durante los eventos aurorales pueden interrumpir y dañar las redes eléctricas modernas y contribuir a la corrosión de los oleoductos y gasoductos. ^{[ 8 ]}

Se han desarrollado métodos para observar el funcionamiento interno del Sol y comprender cómo responde la magnetosfera terrestre a la actividad solar . Estudios posteriores se centran en explorar el sistema completo de interacciones complejas que caracterizan la relación del Sol con el Sistema Solar . ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Hay tres objetivos principales que definen los estudios multidecadales: ^{[ 6 ] [ 9 ]}

• Para comprender el flujo cambiante de energía y materia a través del Sol, la heliosfera y los entornos planetarios.
• Explorar los procesos físicos fundamentales de los sistemas de plasma espacial.
• Definir los orígenes y las repercusiones sociales de la variabilidad en el sistema Tierra-Sol.

• Heliofísica de la NASA
• Observatorio Integrado de Heliofísica
• Vídeo de la NASA: Entendiendo el Sol – El Programa de Heliofísica
• Vídeo de la NASA: Introducción a la heliofísica
• Vídeo de la Unión Geofísica Americana: Heliofísica y el clima en el espacio.
• Principios de heliofísica: un libro de texto sobre los procesos universales que subyacen a la habitabilidad planetaria, por Karel Schrijver et al.
• Libros de texto de heliofísica de la NASA
• Escuelas de verano financiadas por la NASA